Onderzoekers wijzigen elektronische eigenschappen met behulp van licht

Onderzoekers van Sanken (The Institute of Scientific and Industrial Research) aan de Osaka University en Joanneum Research in Oostenrijk hebben kunnen aantonen hoe blootstelling van een organisch polymeer aan ultraviolet licht zijn elektronische eigenschappen precies kan wijzigen.

Volgens de betrokken wetenschappers kan dit werk helpen bij de commercialisering van flexibele elektronica die kan worden gebruikt voor realtime monitoring van de gezondheidszorg, samen met gegevensverwerking.

Omdat elektronica op silicium is gebaseerd, zijn ze erg stijf, zowel in de letterlijke zin van inflexibel als met chemische eigenschappen die niet gemakkelijk kunnen worden gewijzigd. Nieuwere apparaten, waaronder OLED-schermen, zijn gemaakt van op koolstof gebaseerde organische moleculen met chemische eigenschappen dan wetenschappers kunnen afstemmen om efficiëntere circuits te produceren. Het beheersen van de kenmerken van organische transistoren vereist echter meestal de integratie van complexe structuren gemaakt van verschillende materialen.

De onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Osaka hebben UV-licht kunnen gebruiken om de chemische structuur van een diëlektrisch polymeer genaamd PNDPE precies te veranderen. Het licht verbreekt specifieke bindingen in het polymeer, die vervolgens kunnen worden herschikt in nieuwe versies, of crosslinks tussen strengen creëren.

Hoe langer het lampje brandt, hoe meer het polymeer kan worden gewijzigd. Door een schaduwmasker te gebruiken, wordt het UV-licht alleen op de gewenste gebieden aangebracht, waardoor de circuit gedrag. Deze methode kan transistoren van de gewenste drempelspanning met een hoge ruimtelijke resolutie modelleren met slechts een enkel materiaal.

"We zijn erin geslaagd de kenmerken van organische geïntegreerde schakelingen te beheersen met behulp van aanhoudende, door licht geïnduceerde veranderingen in de moleculaire structuur zelf", legt de corresponderende auteur van het onderzoek Takafumi Uemura uit.

Als gevolg hiervan zouden slimme versies van bijna alles mogelijk zijn, van medicijnflesjes tot veiligheidsvesten

“Om aan de computationele eisen van het ‘Internet der Dingen’ te voldoen, zijn waarschijnlijk flexibele elektronische oplossingen nodig”, zegt senior auteur Tsuyoshi Sekitani. “In het bijzonder dit technologie kan worden toegepast op productiemethoden voor ultralichte draagbare gezondheidszorgapparatuur.”